[發(fā)明專利]植物材料制備微孔碳結(jié)構(gòu)電極材料的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710347383.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN107154498B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春棟;敖翔;江建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/96
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包含以下步驟：

（1）將纖維素含量達(dá)到70%以上的植物切成長(zhǎng)度為3-5厘米的小段，在純凈的去離子水中沸煮1-2小時(shí)，然后在乙醇中沸煮1-2小時(shí)，如此重復(fù)2-3次，以除去其中蛋白質(zhì)、脂肪和蔗糖有機(jī)物，然后在80-100^oC的烘箱中干燥8小時(shí)以上，得到干燥的植物殘?jiān)?/p>

（2）將步驟（1）中得到的干燥的植物殘?jiān)M(jìn)行碳化，得到多微孔碳材料；

（3）將步驟（2）中得到的多微孔碳材料進(jìn)行表面功能化，將所述多微孔碳材料浸泡在在強(qiáng)酸中100-120^oC條件下加熱，使碳表面添加活性官能團(tuán)，然后將多微孔碳材料進(jìn)行過(guò)濾并洗滌，干燥后即得到微孔碳結(jié)構(gòu)的高性能電極材料；干燥后得到的微孔碳結(jié)構(gòu)的高性能電極材料疏松多孔，孔徑為2-5微米；所述活性官能團(tuán)在所述微孔碳結(jié)構(gòu)表面引起缺陷，所述缺陷用于提供電極材料中的反應(yīng)位點(diǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述的植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）是將所述步驟（1）中獲得的干燥的植物殘?jiān)诒Ｗo(hù)氣體的氛圍下加熱到900-1100 ^oC并保溫4-5小時(shí)后自然冷卻，得到多微孔碳材料。

3.如權(quán)利要求1所述的植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，所述活性官能團(tuán)為含氧官能團(tuán)。

4.如權(quán)利要求3所述的植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，所述含氧官能團(tuán)為羥基、羧基或者羰基。

5.如權(quán)利要求1所述的植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述纖維素含量達(dá)到70%以上的植物為甘蔗或玉米秸稈或高粱。

6.如權(quán)利要求2所述的植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)氣體為氬氣或者氮?dú)狻?/p>

7.如權(quán)利要求1所述的植物材料制備的微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的制備方法，其特征在于，所述加熱是指將多微孔碳材料浸泡在質(zhì)量百分比為98%的濃硫酸和質(zhì)量百分比為70%的濃硝酸按體積比3:1配制的溶液中，加熱到110^oC并連續(xù)攪拌10-20分鐘；所述洗滌是用去離子水和乙醇洗滌。

8.如權(quán)利要求1-7任一所述方法制備得到的植物材料微孔碳結(jié)構(gòu)的電極材料的應(yīng)用，其特征在于，作為電極材料應(yīng)用于鋰離子電池或者是燃料電池。